JP6363528B2 - レーダ装置搭載構造 - Google Patents

レーダ装置搭載構造 Download PDF

Info

Publication number
JP6363528B2
JP6363528B2 JP2015023436A JP2015023436A JP6363528B2 JP 6363528 B2 JP6363528 B2 JP 6363528B2 JP 2015023436 A JP2015023436 A JP 2015023436A JP 2015023436 A JP2015023436 A JP 2015023436A JP 6363528 B2 JP6363528 B2 JP 6363528B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radar
mounting structure
radar device
outermost layer
fss
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015023436A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016145777A (ja
Inventor
青木 豊
豊 青木
松ヶ谷 和沖
松ヶ谷  和沖
榊原 久二男
久二男 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Nagoya Institute of Technology NUC
Original Assignee
Denso Corp
Nagoya Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nagoya Institute of Technology NUC filed Critical Denso Corp
Priority to JP2015023436A priority Critical patent/JP6363528B2/ja
Priority to US15/018,660 priority patent/US10048369B2/en
Publication of JP2016145777A publication Critical patent/JP2016145777A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6363528B2 publication Critical patent/JP6363528B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/032Constructional details for solid-state radar subsystems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • G01S7/038Feedthrough nulling circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327Sensor installation details
    • G01S2013/93275Sensor installation details in the bumper area
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/931Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327Sensor installation details
    • G01S2013/93276Sensor installation details in the windshield area
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/023Interference mitigation, e.g. reducing or avoiding non-intentional interference with other HF-transmitters, base station transmitters for mobile communication or other radar systems, e.g. using electro-magnetic interference [EMI] reduction techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/32Adaptation for use in or on road or rail vehicles
    • H01Q1/3208Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used
    • H01Q1/3233Adaptation for use in or on road or rail vehicles characterised by the application wherein the antenna is used particular used as part of a sensor or in a security system, e.g. for automotive radar, navigation systems

Description

本発明は、車両にレーダ装置を搭載するためのレーダ装置搭載構造に関する。
従来の電波式のレーダ装置は、車両前方の監視を主目的として、グリルとラジエータの間に設置されることが主流であった。また、グリルには一般にグリルカバーが設けられるが、このグリルカバーは、レーダ装置から送信される電波(以下「レーダ波」ともいう)の反射が少ない特殊な材質のものが一般的であった。
一方、近年、より近くをより広角に検出する周辺監視機能がレーダ装置の新たな用途として求められている。そのような新たな用途においては、レーダ装置を、例えばバンパカバーの内側、フロントガラスの内側、或いは樹脂製ボディの内側などに取り付けることが求められると予想される。
しかし、バンパカバーやフロントガラス、樹脂製ボディは、一般に、レーダ波の透過性が低い。これらをレーダ波の透過性の高い材質で構成することも考えられるが、そのようにすると車両の美観を損ねるおそれがあるため現実的ではない。つまり、バンパカバーや樹脂製ボディを、グリルカバーのようなレーダ波の透過性の高い材質、構造によって構成することは困難である。フロントガラスについても、ガラスの飛散防止が優先されるが、飛散防止を優先させつつレーダ波の透過性を高めることは困難である。
レーダ波の透過性が低いと、物標に到達可能な電波のエネルギーも低くなり、その分、物標を検知する能力も低下する。またバンパカバーやフロントガラスなどで反射したレーダ波がレーダ装置の受信アンテナに戻って受信され、受信回路の正常動作を妨げるおそれがある。しかも、バンパカバー等で反射したレーダ波の電力は、車両前方の物標に到達、反射して受信アンテナに戻ってくるレーダ波(以下「所望波」ともいう)よりも大きいことが多いため、微弱な所望波をうまく検出できないおそれもある。
また、レーダ波の反射は、バンパカバー等の車両側の構造物だけでなく、他の構造物によっても生じ得る。例えば、レーダ装置が、レーダ波を放射するアンテナがレドームで覆われた構造となっている場合には、レドームによる反射も生じる。
そのため、バンパカバー等の車両側の構造物による反射、及びレドームによる反射の少なくとも一方を効果的に抑制することで全体としてレーダ装置から車両外部へのレーダ波の透過率を高めることが望まれる。特に、バンパカバー等の車両側の構造物による反射は、レドームによる反射と比べて相対的に大きいため、バンパカバー等の車両側の構造物による反射を効果的に抑制できるとより好ましい。
これに対し、非特許文献1には、バンパカバーの裏面に周波数選択板を設置することによってレーダ波の反射を抑制する技術が記載されている。
Frerk Fitzek,Ralph H.Rasshofer,Erwin M.Biebl、「Broadband matching of high-permittivity coatings with frequency selective surfaces」(独国)、Proceedings of the 6th German Microwave Conference、2011年3月14-16日
非特許文献1には、バンパカバーとしての誘電体の片面側に周波数選択板を設置した場合の反射率の計算結果が開示されており、反射率の抑制効果を示す結果が示されている。しかし、非特許文献1に記載されている計算結果は、誘電体の板厚が、車両に用いられる一般的なバンパカバーの板厚の約1/10程度の厚さ(例えば254μm)の場合の計算結果である。このような非常に薄い板厚は、バンパカバーの板厚として現実的ではない。
そこで、本願発明者は、誘電体の片面に周波数選択板として方形ループスロットが形成された構造において、誘電体の板厚をバンパカバーとして一般に採用されている板厚(例えば3mm)とした場合のレーダ波の反射率について独自に計算を行ってみた。
その結果、反射率の抑制効果がほとんど得られないことがわかった。つまり、方形ループスロット構造を形成しただけでは、車両に搭載される一般的なバンパカバーと同程度の板厚の誘電体に対しては、レーダ波の反射を抑制する目的に対し実際上は必ずしも有用ではないということがわかった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、車両においてバンパカバーやフロントガラスなどの誘電体からなる構造体の裏側にレーダ装置を搭載するにあたり、簡素な構成にて、車両内部での(つまり車外に放射される前の)レーダ波の反射を効果的に抑制してレーダ波の車両外部への透過率を高めることが可能なレーダ装置搭載構造を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明は、車両において、所定周波数帯のレーダ波の送受信を行うレーダ装置を、誘電体で構成され車両の最表層の一部を構成する最表層構造部材における車両の周囲に面する表面側とは反対の裏面側において、レーダ波が車両の周囲に対して最表層構造部材を透過して送受信されるように搭載するための、レーダ装置搭載構造である。
レーダ装置は、アンテナ部と、レドームとを備える。アンテナ部は、レーダ波の送信及び受信を行う。レドームは、アンテナ部を覆うように配置される有底筒状の部材であって、少なくともその底部が誘電体で構成された透過部として構成され、アンテナ部から送信されたレーダ波が透過部を透過してレーダ装置の外部へ送信されるように配置されている。
レーダ装置は、最表層構造部材の裏面側において、透過部が最表層構造部材から離間された状態で配置されている。さらに、透過部と最表層構造部材との間の上記離間された空間には、周波数選択板が、その両板面がそれぞれ最表層構造部材及び透過部と対向するように配置されている。周波数選択板は、所定周波数帯のレーダ波を通過させて所定周波数帯以外の周波数の電波の通過を抑止する機能を有する。
そして、周波数選択板は、両板面のうち一方の板面が、最表層構造部材及び透過部の何れかに対して、直接接触した状態又は誘電体で構成された第1の構成物を介して間接的に接触した状態となるように配置されている。また、周波数選択板は、両板面のうち他方の板面が、最表層構造部材及び前記透過部のうち当該他方の板面に対向している方、又は誘電体で構成された第2の構成物に直接接触した状態となるように配置されている。
周波数選択板は、最表層構造部材及びレドームの透過部のうち少なくとも一方に対しては、直接、又は誘電体(上記何れかの構成物)を介して間接的に、接触した状態となるように配置される。これにより結果的に、少なくとも最表層構造部材及び透過部のうち何れか一方と、周波数選択板と、誘電体(最表層構造部材及び透過部のうち他方であってもよい)とが積層された、多層構造体が構成される。
上記のような搭載構造を採用することで、レーダ装置のアンテナ部から送信されるレーダ波は、少なくとも、上記三層からなる構造体を透過して車両の外部へ放射されることになる。このように、車両1におけるレーダ波の放射経路に上記三層からなる構造体を介在させることで、その三層からなる構造体がない場合に比べて、車両内部での(つまり車外に放射される前の)レーダ波の反射を効果的に抑制することができ、これによりレーダ波の車両外への透過率を向上させることができる。
最表層構造部材及びレドームの透過部のうち、例えば、少なくとも最表層構造部材を、周波数選択板の一方の板面に直接又は間接的に接触させるようにしてもよい。この場合、周波数選択板の他方の板面には、透過部又は第2の構成物直接接触させるようにしてもよい。このように、最表層構造部材と周波数選択板とを直接又は間接的に接触させることで、最表層構造部材による反射を効果的に抑制することができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態の車両の斜視図である。 第1実施形態のレーダ装置の概略構成を示す説明図であり、(a)はレーダ装置の斜視図、(b)はレーダ装置の側断面図である。 第1実施形態のレーダ装置の搭載構造を示す説明図であり、(a)は、レーダ装置、FSS、及びバンパカバーが分離された状態を模式的に示す斜視図、(b)はレーダ装置がバンパカバーと共にFSSを挟むようにして車両に搭載されている状態を示す側断面図である。 (a)はFSS全体の正面図、(b)はFSSの部分正面図(FSSを構成する1つの周波数選択素子の正面図)である。 (a)は第1実施形態のレーダ装置搭載構造におけるレーダ波の反射率を評価するためのシミュレーションモデル、(b)はそのシミュレーションモデルにおけるレーダ波の反射率の周波数特性図である。 (a)は比較用のレーダ装置搭載構造(FSSの片面側にのみ誘電体が配置されている構造)におけるレーダ波の反射率を評価するためのシミュレーションモデル、(b)はそのシミュレーションモデルにおけるレーダ波の反射率の周波数特性図である。 第1実施形態における、バンパカバーに対するレーダ装置の搭載手順の一例を示す説明図である。 第2実施形態のレーダ装置の搭載構造を示す説明図である。 第3実施形態のレーダ装置の搭載構造を示す説明図である。 第4実施形態のレーダ装置の搭載構造を示す説明図である。 バンパカバーの裏面側にレーダ装置を搭載する場合の搭載構造の別例を示す説明図である。 ドアボディの裏面側にレーダ装置を搭載する場合の搭載構造の別例を示す説明図である。 フロントガラスの裏面側にレーダ装置を搭載する場合の搭載構造の別例を示す説明図である。 フロントガラスの裏面側にレーダ装置を搭載する場合の搭載構造の別例を示す説明図である。 (a)はFSS内蔵材の側面図、(b)はFSS内蔵材の正面図、(c)及び(d)はFSS内蔵材を用いてレーダ装置を搭載する場合の搭載構造を示す説明図である。 FSSの他のバリエーションを示す説明図である。
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[第1実施形態]
図1に示すように、車両1には、少なくとも前部のバンパカバー2の裏面側に、レーダ装置10が搭載されている。なお、本第1実施形態では、レーダ装置10がバンパカバー2の裏面側に搭載されている例について説明するが、車両1におけるレーダ装置10の搭載位置は特に限定されるものではない。レーダ装置10の搭載位置や搭載数は、使用目的に応じて適宜決めることができる。
例えば、車両1の前方の物標を検知する目的においては、本第1実施形態のようにバンパカバー2の裏面側に搭載する以外に、例えば、車室内におけるフロントガラス3の裏面側(図1参照)に搭載してもよい。また、車両1の側方の物標を検知する目的においては、例えば、レーダ装置10をドアボディ4の裏面側(図1参照)に搭載してもよい。バンパカバー2、フロントガラス3、及びドアボディ4は、いずれも、車両1を構成する各種構造物のうち特に表面側が車両1の外部に露出するように設けられる(つまり車両1の最表層の一部を構成する)、最表層構造部材である。なお、ドアボディ4の裏面側に搭載する例については第2実施形態として、フロントガラス3の裏面側に搭載する例については第3及び第4実施形態として、それぞれ後述する。
バンパカバー2及びドアボディ4は、本実施形態では、いずれも樹脂製である。即ち、バンパカバー2及びドアボディ4は、所定の誘電率を有する誘電体によって構成されている。フロントガラス3も、所定の誘電率を有する誘電体である。
なお、以下の説明では、図1に示すように、車両1の前方直進方向をX軸方向、車両1の上下方向(即ち路面に垂直な方向)をY軸方向、車両1の左右方向をZ軸方向として説明する。また、X軸方向のうち車両1の前方方向(前進方向)をX軸前方ともいい、その逆の方向、即ちX軸方向のうち車両1の後方方向(後進方向)をX軸後方ともいう。
バンパカバー2の裏面側に搭載される本第1実施形態のレーダ装置10は、所定周波数帯域のレーダ波を送信し、その送信したレーダ波が物標に反射して帰ってくる反射波を受信することで、主に車両1の前方に存在する物標を認識する。本第1実施形態のレーダ装置10で送受信されるレーダ波の周波数帯域は、例えば24.05GHz〜24.25GHzの帯域である。
本第1実施形態のレーダ装置10は、図2に示すように、ハウジング12と、このハウジング12と対になるレドーム11とを備え、全体として直方体状に形成されている。レドーム11は、有底筒状に形成されており、少なくともその底部は、レーダ装置10にて送受信されるレーダ波が透過可能な透過部11aとして構成されている。
レドーム11のうち少なくとも透過部11aは、樹脂により形成されている。即ち、透過部11aは、所定の誘電率を有する誘電体によって構成されている。なお、レーダ波は透過部11aを透過可能であるが、透過部11aに入射されたレーダ波の一部は透過部11aによる減衰や界面での反射などの影響を受ける。透過部11a以外の他の誘電体においても同様である。
ハウジング12とレドーム11により形成される収容空間には、アンテナ部13と、レーダ本体14とが収容されている。
アンテナ部13は、アンテナ基板と、このアンテナ基板の一方の板側に形成された送信アンテナ及び受信アンテナとを備える。アンテナ基板は、各アンテナが形成された板面(以下「アンテナ形成面」ともいう)が、レドーム11の透過部11aにおける当該レドーム11の内部空間側の面(以下「内底面」ともいう)と対向するように配置されている。
レーダ本体14は、所定の送信タイミングでレーダ波をアンテナ部13の送信アンテナから送信させたり、アンテナ部13の受信アンテナにて受信された受信波に対する各種信号処理を行って物標の認識を行ったりする機能を有する。レーダ本体14による物標の検出結果は、車両1内における不図示の制御装置へ出力される。なお、本実施形態のレーダ本体14は、FM−CW(Frequency Modulation-Continuous Wave)方式にて物標の検出を行うが、本発明の適用はFM−CW方式のレーダ装置に限定されるものではない。
このように、本第1実施形態のレーダ装置10は、アンテナ部13及びレーダ本体14が全てレドーム11で覆われた状態(レドーム11の内部空間内に配置された状態)となるように構成されている。ただし、アンテナ部13及びレーダ本体14が全てレドーム11で覆われている必要は必ずしもない。
このように構成された本実施形態のレーダ装置10では、アンテナ部13から送信(放射)されたレーダ波がレドーム11の透過部11aを介してレーダ装置10の前方へ放射される。また、レーダ装置10の前方から入射されるレーダ波(反射波)がレドーム11の透過部11aを介してレドーム11の内部空間に入射され、アンテナ部13にて受信される。
次に、車両1に対するレーダ装置10の具体的な搭載構造について説明する。本第1実施形態のレーダ装置10は、バンパカバー2に搭載されている。具体的には、図3に示すように、レーダ装置10のレドーム11の透過部11aにおける当該レドーム11の内部空間側とは反対側の面(即ち内底面とは反対側の面)を外底面として、その外底面が周波数選択板6を介してバンパカバー2の裏面に密着するように搭載されている。
周波数選択板6は、特定の周波数帯域の電波を通過させてその周波数帯域以外の他の周波数の電波の通過を抑止する、いわゆるバンドパスフィルタに類する機能を有する。本第1実施形態の周波数選択板6は、レーダ装置10にて送受信されるレーダ波の周波数帯域(例えば24.05GHz〜24.25GHz)が通過帯域となるように構成されている。なお、以下の説明では、周波数選択板をFSS(Frequency Selective Surface の略称)と称する。
即ち、バンパカバー2の裏面にFSS6が配置され、そのFSS6の反対面(バンパカバー2とは反対面)側にレーダ装置10が配置されている。FSS6からみれば、バンパカバー2とレーダ装置10のレドーム11(詳しくはその透過部11a)とで両面から挟まれた状態となっている。つまり、FSS6におけるX軸前方側の面にはその全面に渡ってバンパカバー2の裏面が物理的に接触(直接接触)し、FSS6におけるX軸後方側の面にはその全面に渡ってレドーム11の透過部11aの外底面が物理的に接触(直接接触)した状態となっている。換言すれば、2つの誘電体によってFSS6が両面側から挟まれていると言える。
なお、レーダ装置10をFSS6に対して(ひいてはバンパカバー2に対して)固定させる具体的方法は種々考えられる。例えば、バンパカバー2に対してステイ等の支持部材を介して直接固定してもよい。また例えば、車両1のシャシにレーダ装置10を固定することで、レーダ装置10をバンパカバー2に対して相対的に固定された状態となるようにしてもよい。レーダ装置10をシャシに固定する例については、第2実施形態及び第4実施形態として後述する。
このような構成により、レーダ装置10のアンテナ部13からレーダ波が送信されると、そのレーダ波は、レドーム11の透過部11a、FSS6、及びバンパカバー2を透過して、車両1の外部へ放射される。そして、車両1の外部へ放射されたレーダ波が物標に反射して帰ってきた場合、その反射波は、バンパカバー2、FSS6、及びレドーム11の透過部11aを透過してアンテナ部13にて受信される。
ここで、図3(b)に示すように、車両1を構成する最表層構造部材であるバンパカバー2の板厚(X軸方向の厚さ)を構造物板厚Wb、レドーム11の透過部11aの板厚(X軸方向の厚さ)をレドーム板厚Wr、FSS6の板厚をFSS板厚Wfとする。これら各板厚は適宜決めることができるが、本第1実施形態では、一例として、構造物板厚Wb及びレドーム板厚Wrはいずれも2.8mmであり、FSS板厚Wfは35μmである。
また、バンパカバー2の誘電率εb、及びレドーム11の透過部11aの誘電率εreは、本第1実施形態では、いずれも同じ値であって、例えばεb=εre=2.47である。また、バンパカバー2の誘電正接tanδb、及びレドーム11の透過部11aの誘電正接tanδreも、本第1実施形態ではいずれも同じ値であって、例えばtanδb=tanδre=0.0009である。もちろん、これら各誘電率εb、εre、及び各誘電正接tanδb、tanδreの値はあくまでも一例である。
FSS6は、図4(a)に示すように、正方形状の周波数選択素子20が複数、平面状に一体的に配列された構成となっている。即ち、個々の周波数選択素子20はそれぞれ物理的に分離されているわけではない。なお、FSS6としての電気的効果は、1つの周波数選択素子20だけでも得ることができる。そのため、FSS6を構成する周波数選択素子20の数は適宜決めることができる。本実施形態では、レドーム11の透過部11aの外底面全体がFSS6で覆われるよう、FSS6は複数の周波数選択素子20によって構成されている。
FSS6を構成する周波数選択素子20は、全体として正方形状であり、より詳しくは、図4(特に図4(b))に示すように、正方形ループ状の外部ループ導体20aと、この外部ループ導体20aにおける内部の中空領域に配置される内部導体20bとを有する、方形ループスロット型の導体素子として構成されている。内部導体20bは、外部ループ導体20aの中空領域において、その中心が、外部ループ導体20aの中心(周波数選択素子20全体の中心でもある)と一致するように配置されている。
図4(b)において、W11は、周波数選択素子20の一辺の長さ(即ち周波数選択素子20を構成する外部ループ導体20aの縦・横の長さ)であり、以下、外部ループ外幅という。W12は、周波数選択素子20を構成する外部ループ導体20aにおける中空領域の一辺の長さであり、以下、外部ループ内幅という。W13は、周波数選択素子20を構成する外部ループ導体20aの幅(ループ方向と直交する方向の長さ)であり、以下、外部導体幅という。W2は、周波数選択素子20を構成する内部導体20bの一辺の長さであり、以下、内部導体幅という。W31は、外部ループ導体20aと内部導体20bとの間の、導体が存在しない中空ループ状の領域である中空ループ20cの幅(ループ方向と直交する方向の長さ)であり、以下、中空幅という。W32は、正方形状の中空ループ20cの一辺の長さであり、以下、中空ループ幅という。W4は、中空ループ20cのループ長(ループ方向の長さ)であり、以下、中空ループ長という。
周波数選択素子20の上記各寸法は、FSS6の使用目的を充足する限り、適宜決めることができる。ここで、FSS6の使用目的とは、レーダ装置10のアンテナ部13から放射されるレーダ波が車両1の外部に放射されずに車両1内で反射してアンテナ部13に戻ってくるのを抑制することである。
ただし、アンテナ部13からの放射波の車両1内における反射率を抑制する効果は、FSS6単独で得られるわけではなく、FSS6、及びこのFSS6を両面から挟んでいる2つの誘電体(本第1実施形態ではバンパカバー2とレドーム11の透過部11a)からなる構造体(以下「三層構造体」ともいう)によって得られる。
そのため、周波数選択素子20の上記各寸法は、FSS6を挟む2つの誘電体の板厚や物理的特性(例えば誘電率や誘電正接など)に依存する。本第1実施形態では、FSS6を挟むバンパカバー2とレドーム11の透過部11aの各々の板厚及び物理的特性は既述の通りである。そして、そのバンパカバー2及び透過部11aに対し、FSS6を構成する周波数選択素子20の上記各寸法は、本第1実施形態では、次のように設定されている。
即ち、外部ループ外幅W11は3.4mm、外部ループ内幅W12は3.2mm、外部導体幅W13は0.1mm、内部導体幅W2は2.3mm、中空幅W31は0.45mm、中空ループ幅W32は2.75mm、中空ループ長W4は11mmである。もちろん、これら各寸法はあくまでも一例である。
ここで、FSS6及びこれを両面から挟んでいる2つの誘電体からなる三層構造体による、レーダ波の反射抑制の原理について、簡単に説明する。レーダ波の反射は、主に、物理的性質が異なる2つの媒質の境界面(界面)における、その2つの媒質の屈折率の違いに起因して発生する。また、界面における屈折率の違いによって、レーダ波の位相シフトも生じる。
例えば、自由空間中にバンパカバー2が単独で存在していてそのバンパカバー2に対してレーダ波を放射するケースを想定すると、レーダ波の反射ルートは主に2つである。即ち、バンパカバー2に到達してその到達面ですぐ反射する第1のルートと、到達面からその反対側の面までバンパカバー2内を通過してその反対側の面で反射して帰ってくる第2のルートである。そして、第1のルートでは、位相シフトは1カ所で生じ、第2のルートでは、位相シフトは3カ所で生じる。
FSSがなくバンパカバー2が単独で存在している場合、レーダ波の上記2つのルートの反射波を効果的に相殺させることが困難である。詳しく言えば、少なくとも本第1実施形態のような、24GHz近傍の周波数帯域のレーダ波を板厚2.8mmのバンパカバー2を介して外部に放射させるケースでは、上記2つのルートの反射波を効果的に相殺させることは難しい。
これに対し、非特許文献1に記載の技術を採用して、バンパカバー2の裏面にFSS6を配置すれば、レーダ波の周波数帯及びバンパカバー2の板厚によっては反射率の抑制効果が得られる場合がある。その主な要因は、FSS6を配置することで、界面での屈折率を調整することができるからである。しかし、バンパカバー2の裏面にFSS6を配置するだけ(換言すれば、FSS6の一方の面側にのみ誘電体を配置するだけ)では、反射率の抑制効果が十分とはいえず、特に、本第1実施形態のような、24GHz近傍の周波数帯域のレーダ波を板厚2.8mmのバンパカバー2を介して外部に放射させるケースに対しては、FSS6の配置効果はほとんど得られない。
図6は、FSSの片側の面側にのみ誘電体を配置した場合のシミュレーションモデル200について、その反射率の周波数特性をシミュレータによって演算した結果を示す。図6(a)に示すシミュレーションモデル200は、本第1実施形態のバンパカバー2と同じ板厚Wb(2.8mm)の樹脂基板32に、方形ループスロット型の周波数選択素子20を配置した構成となっている。つまり、このシミュレーションモデル200は、周波数選択素子20の片面側にのみ誘電体が配置された構造となっている。
この図6(a)のシミュレーションモデル200に対し、周波数選択素子20が配置されている面に向けて、本第1実施形態のレーダ波と同じ周波数帯域(24GHz近傍)のレーダ波を放射した場合の、そのレーダ波の反射率の周波数特性を、図6(b)に示す。図6(b)に示すように、2.8mmの板厚の樹脂基板に対して24GHzのレーダ波を放射する使用形態においては、反射率の低減効果はほとんど得られない。
これに対し、本第1実施形態では、FSS6をその両面から誘電体で挟み込む構成をとっており、これにより、本第1実施形態で用いる周波数帯域のレーダ波に対し、反射率を十分に抑制することが可能となっている。
本第1実施形態の三層構造体によるレーダ波の反射率抑制効果を、図5を用いて説明する。図5(a)のシミュレーションモデル31は、本第1実施形態のバンパカバー2と同じ板厚Wb(2.8mm)の樹脂基板32と、本第1実施形態のレドーム11の透過部11aと同じ板厚Wr(2.8mm)の樹脂基板33とで1つの周波数選択素子20を挟み込んだ構成となっている。つまり、本第1実施形態の三層構造体の縮小モデルである。
この図5(a)のシミュレーションモデル31に対し、本第1実施形態のレーダ波と同じ周波数帯域(24GHz近傍)のレーダ波を放射した場合の、そのレーダ波の反射率の周波数特性を、図5(b)に示す。図5(b)は、図5(a)のシミュレーションモデル31の反射率特性(図中実線)に加え、比較用として、一方の樹脂基板32だけのモデル(即ち他方の樹脂基板33及び周波数選択素子20がないモデル)の反射率特性(図中破線)と、2つの樹脂基板32,33が重ねられているだけのモデル(即ち周波数選択素子20がないモデル)の反射率特性(図中点線)についてもあわせて示されている。
図5(b)に示すように、周波数選択素子20がない場合、所望の周波数帯域(24GHz近傍)のレーダ波に対して反射率を抑制することは難しいが、周波数選択素子20を各樹脂基板32,33で挟み込んだ三層構造の場合、所望の周波数帯域のレーダ波に対して反射率が十分に抑制されている。具体的に、少なくとも24.05GHz〜24.25GHzの通過帯域に対しては、既定の目標レベル(例えば−20dB以下)が達成されている。
ここで、本第1実施形態における、車両1に対してレーダ装置10を搭載する手順について、図7を用いて補足説明する。レーダ装置10を搭載する手順は種々考えられるが、例えば、図7(a)に示すように、まずFSS6をバンパカバー2の裏面に配置し、その後、そのFSS6に対してレドーム11の透過部11aの外底面を押しつけるようにレーダ装置10を配置して、その状態でレーダ装置10をバンパカバー2に固定する方法が考えられる。具体的な固定方法は種々考えられ、例えば既述の通りステイ等を用いた方法を採用してもよい。
バンパカバー2の裏面にFSS6を設ける方法は種々考えられる。例えば、バンパカバー2の裏面における、FSS6を設ける領域に、FSS6と同じ面積の金属板を貼り付け、その金属板に対してエッチング処理を行うことで、結果的にバンパカバー2の裏面にFSS6を形成することができる。
また、レーダ装置10を搭載する別の手順として、例えば図7(b)に示すように、まずFSS6をレーダ装置10に配置し、その後、FSS6をレーダ装置10ごとバンパカバー2に接触配置させる方法が考えられる。
即ち、レーダ装置10のレドーム11の透過部11aにおける外底面に、この外底面全体を覆うようにFSS6を設ける。この場合も、例えば、透過部11aの外底面全体に金属板を貼り付け、その後エッチング処理を行うことで、結果的に外底面全体にFSS6を形成することができる。
そして、そのFSS6が形成されたレーダ装置10を、FSS6の前面側全体がバンパカバー2の裏面に接触するように押しつけて配置し、その状態でレーダ装置10をバンパカバー2に固定する。この場合の具体的な固定方法も、図7(a)の例と全く同様、種々の方法が考えられる。
以上説明したように、本第1実施形態では、車両1に対し、レーダ装置10が、少なくともバンパカバー2の裏面側に搭載される。具体的に、バンパカバー2の裏面にFSS6が配置され、レーダ装置10が、FSS6をバンパカバー2とレドーム11の透過部11aとで挟むようにして搭載される。これにより、バンパカバー2、FSS6、及びレドーム11の透過部11aからなる三層構造体が構成される。この三層構造体によって、アンテナ部13から送信されるレーダ波のバンパカバー2での反射を効果的に抑制でき、且つレドーム11の透過部11aでの反射も効果的に抑制できる。これにより、車両内部でのレーダ波の反射を効果的に抑制して、レーダ波の車外への透過率を高めることができる。
本第1実施形態のバンパカバー2の板厚Wbは、車両において一般に採用されている板厚(例えば2.8mm)であり、非特許文献1に開示されている誘電体基板の板厚よりも非常に厚いが、このような厚い誘電体(最表層構造部材)の裏面側にレーダ装置10を搭載しても、上記三層構造体が構成されるような搭載構造を採用することで、結果的に、バンパカバー2による反射だけでなくレドームによる反射をも抑制することができる。これにより、車両周囲の物標で反射して帰ってくる反射波(所望波)を良好に検出できるようになる。
[第2実施形態]
車両1に対するレーダ装置の搭載構造の別の例を、第2実施形態として、図8を用いて説明する。本第2実施形態において、レーダ装置10の構成は、第1実施形態のレーダ装置10と同じ構成である。
本第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、主に次の3点である。1つ目は、レーダ装置10が、車両1のドアボディ4(図1参照)の裏面側において、レーダ波が車両1のZ軸方向(具体的には車両1の左方向)へ放射されるように搭載されていることである。2つ目は、レーダ装置10が、ドアボディ4の裏面側において、車両1のシャシを構成する車体枠41に取り付け固定されていることである。3つ目は、レーダ装置10のレドーム11はFSS46に接触しておらず、FSS46の片面側にはレドーム11とは別の誘電体であるシール材47が接触配置されていて、そのシール材47から所定距離隔てた位置にレドーム11が存在(つまりシール材47とレドーム11との間に空間が存在)していることである。
なお、ドアボディ4は、金属製ではなく、既述の通り、樹脂材料(例えばバンパカバー2と同じ素材)にて構成されている。また、ドアボディ4は、所定の板厚の板状形状であるが、全体として平面ではなく曲率を有している。
本第2実施形態において、レーダ装置10は、レドーム11の透過部11aの外底面がXY面と略平行となる状態で、車体枠41に固定されている。そのため、透過部11aの外底面とドアボディ4の裏面との距離は、第1実施形態における透過部11aの外底面とバンパカバー2の裏面との距離よりも長くなっている。
このようなドアボディ4とレーダ装置10との相対的位置関係において、FSS46は、ドアボディ4に対してはその裏面に物理的に接触するように配置されている。一方、FSS46における、ドアボディ4側とは反対側の面には、シール材47が物理的に接触した状態で配置されている。シール材47は、粘着性のある樹脂製材料であり、電気的にみれば所定の誘電率を有する誘電体である。
本第2実施形態では、ドアボディ4の裏面とレドーム11の外底面との距離が長く、レドーム11の外底面をFSS46に直接接触させることが難しい。一方、レーダ波の反射率を抑制して車外への透過率を高めるためには、第1実施形態と同様、FSS46がその両面から誘電体で挟まれてなる三層構造体を構成する必要がある。
そこで、本第2実施形態では、FSS46の両面のうち一方の面はドアボディ4の裏面に直接接触させ、他方の面には、レドーム11の透過部11aを直接接触させる代わりにシール材47を直接接触させることで、ドアボディ4、FSS46、及びシール材47からなる三層構造体を構成している。そして、レーダ波は、レーダ装置10のレドーム11及びその三層構造体を介して車両外部との間で送受信される。
なお、FSS46とシール材47とはそれぞれ個別に用意して設けるようにしてもよいが、シール材47上に予めFSS46を形成し、そのFSS46をシール材ごとドアボディ4の裏面に貼り付けるようにしてもよい。
また、FSS46が配置されるドアボディ4の裏面は、曲率を有している。そのため、FSS46を、予め、その曲率に沿うように、同じ曲率を有する曲面形状にて形成しておき、その曲面形状のFSS46をドアボディ4の裏面に配置するようにしてもよい。
以上説明した本第2実施形態の搭載構造によっても、ドアボディ4、FSS46、及びシール材47からなる三層構造体が構成され、これにより、少なくともドアボディ4によるレーダ波の反射を効果的に抑制することができ、レーダ波の車外への透過率を高めることができる。
[第3実施形態]
車両1に対するレーダ装置の搭載構造の別の例を、第3実施形態として、図9を用いて説明する。本第3実施形態では、車両1の車室内における、フロントガラス3の裏面側(例えばルームミラーの前方側)に、レーダ装置50が搭載されている。
レーダ装置50は、第1実施形態のレーダ装置10と同様、ハウジング12と、アンテナ部13と、レーダ本体14とを備える。そして、本第3実施形態のレーダ装置50が第1実施形態のレーダ装置10と異なるのは、レドーム51の形状である。
フロントガラス3は、X軸方向に対し、所定の傾斜角を持つように配置されている。これに対し、レーダ装置50は、アンテナ部13のアンテナ形成面がX軸方向と直交するように(即ちアンテナ形成面がYZ面と平行となるように)配置される。そのため、フロントガラス3の裏面とアンテナ形成面とは平行ではない。
そこで、本第3実施形態では、フロントガラス3の裏面とアンテナ形成面とが平行ではないという位置関係は維持させつつも、レドーム51の透過部51aの外底面がフロントガラス3の裏面と平行になるよう、且つその透過部51aとフロントガラス3とでFSS56を挟み込めるように、レドーム51が形成されている。
FSS56を構成する周波数選択素子は、第1実施形態の周波数選択素子20と同じである。また、FSS56は、フロントガラス3の裏面において、少なくとも、アンテナ部13のアンテナ形成面をX軸前方へ投影した場合にアンテナ形成面が投影される領域全体を覆うように接触配置されている。
そして、そのFSS56は、フロントガラス3及びレドーム51の透過部51aとによって両面から挟まれた状態となっている。即ち、FSS56の両面のうち一方の面にはフロントガラス3の裏面が接触し、他方の面にはレドームの透過部51aの外底面が接触した状態となっている。
つまり、本第3実施形態においても、FSS56及びこれを両面から挟む2つの誘電体(フロントガラス3及びレドーム11)からなる三層構造体が構成されており、この三層構造体を介して車両外部との間でレーダ波が送受信されるように構成されている。
なお、レーダ装置50の固定方法は種々考えられる。例えば、車室内の天井にステイ等を介して固定してもよいし、ルームミラーを支持している支持部材に固定するようにしてもよい。
このように構成された本第3実施形態の搭載構造によっても、フロントガラス3、FSS56、及びレドーム51の透過部51aからなる三層構造体が構成されていることで、第1実施形態と同様、反射率を効果的に抑制して車外への放射率を高めることができる。
[第4実施形態]
車両1に対するレーダ装置の搭載構造の別の例を、第4実施形態として、図10を用いて説明する。本第4実施形態において、レーダ装置10の構成は、第1実施形態のレーダ装置10と同じ構成である。
本第2実施形態が第1実施形態と異なるのは、主に次の2点である。1つは、レーダ装置10が、バンパカバー2の裏面側において、車両1のシャシを構成する車体枠61に取り付け固定されていることである。2つ目は、バンパカバー2の裏面にはFSS6は接触しておらず、FSS6の片面側にはバンパカバー2とは別の誘電体であるシール材66が接触配置されていて、そのシール材66から所定距離隔てた位置にバンパカバー2が存在(つまりシール材66とバンパカバー2との間に空間が存在)していることである。
レーダ装置10が車体枠61に固定されているため、レドーム11の透過部11aの外底面とバンパカバー2の裏面との距離は、第1実施形態における同二者間の距離よりも長くなっている。
このようなバンパカバー2とレーダ装置10との相対的位置関係において、FSS6は、レーダ装置10のレドーム11に対しては、第1実施形態と同様、透過部11aの外底面に物理的に接触するように配置されている。一方、FSS6における、レーダ装置10側とは反対側の面には、シール材66が物理的に接触した状態で配置されている。シール材66は、第2実施形態のシール材47と同様、粘着性のある樹脂製材料であり、電気的にみれば所定の誘電率を有する誘電体である。
本第4実施形態では、バンパカバー2の裏面とレドーム11の外底面との距離が長く、これら両者によってFSS6を直接挟み込ませることが難しい。一方、レーダ波の反射率を抑制して車外への透過率を高めるためには、第1実施形態と同様、FSS6がその両面から誘電体で挟まれてなる三層構造体を構成する必要がある。
そこで、本第4実施形態では、FSS6の両面のうち一方の面はレドーム11の外底面に直接接触させ、他方の面には、バンパカバー2を直接接触させる代わりにシール材66を直接接触させることで、シール材66、FSS6、及びレドーム11からなる三層構造体を構成している。そして、レーダ波は、その三層構造体及びバンパカバー2を介して車両外部との間で送受信される。
なお、FSS6とシール材66とはそれぞれ個別に用意して設けるようにしてもよいが、シール材66上に予めFSS6を形成し、そのFSS6をシール材ごとレドーム11の外底面に貼り付けるようにしてもよい。
以上説明した本第4実施形態の搭載構造によれば、シール材66、FSS6、及びレドーム11からなる三層構造体が構成されている。そのため、少なくともレドーム11によるレーダ波の反射を効果的に抑制することができ、レーダ波の車外への透過率を高めることができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
(1)レーダ装置10をバンパカバー2の裏面側に搭載する場合において、レーダ装置10を車体枠61に固定させる場合には、第4実施形態(図10参照)のような搭載構造の他、図11に示すような搭載構造を採用してもよい。
具体的に、図11に示すように、車体枠61とバンパカバー2の距離に合わせてレドーム71の長さ(X軸方向の長さ)が延長されたレーダ装置70を用いてもよい。つまり、レドーム71は、その透過部71aの外底面が、バンパカバー2の裏面に接触配置されているFSS6に接触するように構成されている。
このような構成により、シール材66等の誘電体を別途用意することなく、第1実施形態と同様に、バンパカバー2とレドーム71とでFSS6を直接挟み込むことができ、これら三者による三層構造体を構成することができる。この三層構造体によって、アンテナ部13から送信されるレーダ波の反射が抑制され、車外への透過率が高まる。
なお、このようにレドームの長さを延長させることによってレドームをFSSに直接接触させる手法は、バンパカバー2以外の他の最表層構造部材の裏面側にレーダ装置を搭載する場合においても同様に適用することができる。
また、図11の搭載構造に対し、レドームの長さは第1実施形態のレドーム11と同じにして、車体枠61にアタッチメントを取り付けることによりアタッチメントを介してレーダ装置を車体枠61に取り付けて、レドームがバンパカバー2の上に形成されたFSS6に接触するようにしてもよい。このようにすることで、FSS6がバンパカバー2とレーダのレドームとで挟み込まれた三層構造を構成することができる。
(2)レーダ装置をドアボディ4の裏面側に搭載する場合の搭載構造として、第2実施形態(図8参照)では、レーダ装置を車体枠41に固定する例を示したが、ドアボディ4に固定するようにしてもよい。具体的な搭載構造例を図12に示す。図12の搭載構造において、ドアボディ4の裏面にFSS46が接触配置されていることは第2実施形態と同じである。第2実施形態と異なるのは、レーダ装置80のレドーム81がFSS46に直接接触するように配置されていることである。
図12の搭載構造においては、FSS46がドアボディ4とレドーム81とで挟み込まれてなる三層構造体が構成されている。この三層構造体によって、アンテナ部13から送信されるレーダ波の反射が抑制される。
なお、図12の搭載構造において、FSS46は、ドアボディ4の曲率に沿うように全体として曲面形状となっている。そのため、レーダ装置80のレドーム81の透過部81aは、少なくともその外底面がFSS46の曲率に沿うように(ひいてはドアボディ4の裏面の曲率に沿うように)曲面状に形成されている。
また、図12に搭載構造に対し、レーダ装置80をドアボディ4に固定するのではなく、車体枠(不図示)にアタッチメントを取り付けることによりアタッチメントを介してレーダ装置80を車体枠に取り付け、レドーム81がドアボディ4の上に形成されたFSS46に接触するようにしてもよい。これにより、FSS46がドアボディ4とレドーム81とで挟み込まれた三層構造を構成することができる。
(3)フロントガラス3の裏面側にレーダ装置を搭載する場合においても、第1実施形態と同じレーダ装置10を搭載することができる。例えば図13に示すように、車室内においてルームミラーの支持部材86にレーダ装置10を固定させ、フロントガラス3の裏面に接触配置されているFSS56の両面のうちレーダ装置10側の面にはシール材87を接触配置させるようにしてもよい。
このような搭載構造においても、FSS56及びこれを両面から挟む2つの誘電体(フロントガラス3及びシール材87)からなる三層構造体が構成され、この三層構造体を介して車両外部との間でレーダ波が送受信される。そのため、その三層構造体によって、アンテナ部13から送信されるレーダ波の反射が抑制される。
(4)図13に示した搭載構造に類似した別の構成として、図14に示すような搭載構造を採用してもよい。即ち、図13におけるシール材87に代えて、FSS56とレーダ装置10のレドーム11との間に、この両者間の空間を埋めるように誘電材91を配置する。誘電材91は、所定の誘電率を有する誘電体により構成されている。FSS56は、誘電材91を介して間接的にレドーム11と接触した状態となっている。
図14のような、FSSとレーダ装置のレドームとの間に空間を作ることなく誘電体を介在させる構成は、第2実施形態の搭載構造(図8参照)に対しても適用することができる。
(5)本発明の本質は、FSSがその両面からそれぞれ誘電体によって挟み込まれてなる三層構造体を構成し、レーダ装置からのレーダ波がその三層構造体を介して(透過して)送受信されるようにレーダ装置を搭載することにある。そのため、その本質的な構成が実現される限り、三層構造体の具体的構成や、三層構造体とアンテナ部13との相対的位置関係は、上述した各実施形態の構成以外にも種々考えられる。
例えば、図15に示すように、誘電材101の内部にFSS102が埋め込まれてなるFSS内蔵材100を用意し、このFSS内蔵材100を、バンパカバー2などの最表層構造部材とレーダ装置10のレドーム11との間に挿入してもよい。
誘電材101は、所定の誘電率を有する誘電体であり、この誘電材101の内部に、図15に示すように、FSS102が内蔵されている。FSS102からみれば、両面に誘電体が直接接触していて、それら誘電体によって挟まれた状態となっている。つまり、FSS内蔵材100は、それ自体が、三層構造体として構成されている。そのため、このFSS内蔵材100を、例えば図15(c)や図15(d)に例示するようにバンパカバー2とレーダ装置10との間に挿入することで、レーダ波の反射率を抑制することができる。
なお、図15(c)の例とは逆に、FSS内蔵材100をレドーム11に接触させるようにしてもよい。
(6)バンパカバー2の裏面やフロントガラス3の裏面が曲率を有していてもよい。その場合、これら各最表層構造部材の裏面にFSSを接触配置する場合には、その裏面の曲率に沿うようにFSSを形成、配置するようにすればよい。
(7)第2実施形態(図8参照)のように、FSSの一方の面には車両1の最表層構造部材を接触配置させて他方の面にはレドームに代えて別の誘電体(シール材等)を接触配置させるという構成は、ドアボディ4以外の他の最表層構造部材に対しても適用できる。
更に、レーダ装置をシャシ側に固定するかそれともシャシ以外の他の構造物(例えば最表層構造部材)に固定するかについては、適宜決めることができる。つまり、最表層構造部材に対して相対的にレーダ装置を固定できる限り、その具体的固定方法は限定されない。
(8)FSSを構成する周波数選択素子の具体的形状として、図4に示した方形ループスロット型の形状はあくまでも一例である。周波数選択素子の形状は、所望の機能を発揮できる限りにおいて種々の形状を採用できる。
例えば、図16(a)に示すような形状の周波数選択素子121が複数配列されてなるFSS120、図16(b)に示すような形状の周波数選択素子131が複数配列されてなるFSS130、図16(c)に示すような形状の周波数選択素子141が複数配列されてなるFSS140、などを用いてもよい。図16では、ハッチングが施されている領域が導体を示している。もちろん、図16に例示した三種類の周波数選択素子121,131,141以外の他の形状の周波数選択素子からなるFSSを用いてもよい。
なお、図16(a)のFSS120は、円形ループスロット型の周波数選択素子121によって構成されている。図4に示したFSS6を構成する方形ループスロットは、FSSとしての効果が得られる偏波面に制限があるが、円形ループスロットは、任意の偏波面に対して(つまり偏波面の制限を受けることなく)FSSとしての効果を得ることができる。
(9)FSSを中心とする三層構造体において、必ずしも、FSSの両面の全領域が誘電体に接触していなくてもよい。換言すれば、FSSを構成する導体部分の両面が完全に誘電体に接触した状態になっていなくてもよい。例えば、FSSに接触配置させる誘電体として、FSSと対向する面(以下「対向面」という)に凹凸がある誘電体を用いても良いし、対向面の所々に穴が空いている誘電体を用いても良いし、対向面が波状になっている誘電体を用いても良い。
FSSの各面それぞれ、誘電体が完全にその面から離れていない限り、どのような形状の誘電体を接触配置させるか、誘電体におけるFSSと接触する面側がどのような形状構成となっているか、などについては特に限定されない。
(10)レーダ装置から放射されるレーダ波の放射方向は、レーダ装置の使用目的に応じて適宜決めることができる。即ち、上記各実施形態では、アンテナ部13のアンテナ形成面が水平面に対して垂直になるように配置される例を示したが、アンテナ形成面を水平面に対して垂直にすることは必須ではない。また、アンテナ形成面とレドーム11の透過部11aの面とが平行である必要もない。また、アンテナ形成面と車両1の最表層構造部材の裏面とが平行である必要もない。
本発明は、レドームを有するレーダ装置を車両1の最表層構造部材の裏面側に搭載するあらゆるケースに対して適用できる。最表層構造部材の種類や形状、レーダ装置のレドームの形状や大きさなどは特に限定されない。上述した各実施形態における、バンパカバー2、フロントガラス3、及びドアボディ4は、あくまでも最表層構造部材の一例にすぎない。ドアボディ4以外の他のボディ構成物(車両1を構成する各部外板)の裏面側にレーダ装置を搭載する場合や、フロントガラス3以外の他のガラス(例えばリヤガラス、サイドガラス)の裏面側(車室内側)にレーダ装置を搭載する場合、リヤのバンパカバーの裏面側に搭載する場合などにも、本発明を適用できる。
即ち、車両1の最表層構造部材の裏面とレーダ装置のレドームとの間におけるレーダ波が伝搬する領域の少なくとも一部にFSSが配置され、且つ、そのFSSが両面から誘電体で挟まれた状態となる限り(つまり結果的にそのFSSを含む三層構造体が構成される限り)、種々の搭載構造を採用することができる。
(11)バンパカバー2、フロントガラス3、ドアボディ4などの最表層構造部材の板厚や電気的特性(誘電率や誘電正接など)、FSSの形状や寸法(特に各周波数選択素子の寸法形状)、レドームの透過部の板厚や電気的特性、FSSの各面に最表層構造部材及びレドーム以外の他の誘電体を直接接触させる場合におけるその誘電体の板厚や電気的特性、などは、本発明の目的を達成できる限り、適宜決めることができる。
(12)本発明を適用可能なレーダ波の周波数帯域は特に限定されない。あらゆる周波数帯域のレーダ波に対して本発明を適用可能である。
(13)その他、上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
1…車両、2…バンパカバー、3…フロントガラス、4…ドアボディ、6…周波数選択板、10,50,70,80…レーダ装置、11,51,71,81…レドーム、11a,51a,71a,81a…透過部、12…ハウジング、13…アンテナ部、14…レーダ本体、20,121,131,141…周波数選択素子、20a…外部ループ導体、20b…内部導体、20c…中空ループ、41,61…車体枠、47,66,87…シール材、86…支持部材、91,101…誘電材、100…FSS内蔵材。

Claims (12)

  1. 車両(1)において、所定周波数帯のレーダ波の送受信を行うレーダ装置(10,50,70,80)を、誘電体で構成され前記車両の最表層の一部を構成する最表層構造部材(2,3,4)における前記車両の周囲に面する表面側とは反対の裏面側において、前記レーダ波が前記車両の周囲に対して前記最表層構造部材を透過して送受信されるように搭載するための、レーダ装置搭載構造であって、
    前記レーダ装置は、
    前記レーダ波の送信及び受信を行うアンテナ部(13)と、
    前記アンテナ部を覆うように配置される有底筒状の部材であって、少なくともその底部が誘電体で構成された透過部(11a,51a,71a,81a)として構成され、前記アンテナ部から送信された前記レーダ波が前記透過部を透過して前記レーダ装置の外部へ送信されるように配置されたレドーム(11,51,71,81)と、
    を備え、
    前記レーダ装置は、前記最表層構造部材の前記裏面側において、前記透過部が前記最表層構造部材から離間された状態で配置され、
    前記透過部と前記最表層構造部材との間の前記離間された空間には、前記レーダ波を通過させて前記所定周波数帯以外の周波数の電波の通過を抑止する機能を有する周波数選択板(6,46,56,102,120,130,140)が、その両板面がそれぞれ前記最表層構造部材及び前記透過部と対向するように配置されており、
    前記周波数選択板は、両板面のうち一方の板面が、前記最表層構造部材及び前記透過部の何れかに対して、直接接触した状態又は誘電体で構成された第1の構成物(91,101)を介して間接的に接触した状態となるように配置され、他方の板面が、前記最表層構造部材及び前記透過部のうち当該他方の板面に対向している方又は誘電体で構成された第2の構成物(47,66,87,91,101)に直接接触した状態となるように配置されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  2. 請求項1に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記周波数選択板は、前記一方の板面に前記最表層構造部材が直接接触又は前記第1の構成物(101)を介して間接的に接触した状態となるように配置され、前記他方の板面に前記透過部又は前記第2の構成物(47,87,91,101)が直接接触した状態となるように配置されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材及び前記透過部のうち少なくとも一方は、前記周波数選択板の板面に直接接触した状態で配置されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  4. 請求項3に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材及び前記透過部はいずれも、前記周波数選択板の板面に直接接触した状態で配置されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  5. 請求項4に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材の、前記周波数選択板の板面に直交する方向の厚さと、前記透過部の、前記周波数選択板の板面に直交する方向の厚さは、略同一である
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  6. 請求項3に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材は、前記周波数選択板の前記一方の板面に直接接触した状態で配置され、
    前記周波数選択板における前記他方の板面には前記第2の構成物(47,87,91)が直接接触した状態で配置されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  7. 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材は、バンパカバー(2)である
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  8. 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材は、ガラス(3)である
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  9. 請求項1〜請求項6の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記最表層構造部材は、樹脂製のボディ(4)である
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  10. 請求項1〜請求項9の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記周波数選択板(6)は、方形ループスロット型の導体素子(20)が、1つ、又は平面状に複数配列されて、構成されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  11. 請求項1〜請求項9の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記周波数選択板(120)は、円形ループスロット型の導体素子(121)が、1つ、又は平面状に複数配列されて、構成されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
  12. 請求項1〜請求項11の何れか1項に記載のレーダ装置搭載構造であって、
    前記レーダ装置は、前記最表層構造部材とは別の、前記車両のシャシ(41,61)に固定されている
    ことを特徴とするレーダ装置搭載構造。
JP2015023436A 2015-02-09 2015-02-09 レーダ装置搭載構造 Active JP6363528B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015023436A JP6363528B2 (ja) 2015-02-09 2015-02-09 レーダ装置搭載構造
US15/018,660 US10048369B2 (en) 2015-02-09 2016-02-08 Radar assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015023436A JP6363528B2 (ja) 2015-02-09 2015-02-09 レーダ装置搭載構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016145777A JP2016145777A (ja) 2016-08-12
JP6363528B2 true JP6363528B2 (ja) 2018-07-25

Family

ID=56566753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015023436A Active JP6363528B2 (ja) 2015-02-09 2015-02-09 レーダ装置搭載構造

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10048369B2 (ja)
JP (1) JP6363528B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI652219B (zh) 2017-12-21 2019-03-01 陽程科技股份有限公司 移載機改良機構

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013220259A1 (de) * 2013-10-08 2015-04-09 Robert Bosch Gmbh Radarsensor mit Radom
JP2017129418A (ja) * 2016-01-19 2017-07-27 日本電産エレシス株式会社 車両
US10651562B2 (en) * 2016-02-18 2020-05-12 Nec Corporation Frequency selective surface, antenna, wireless communication device, and radar device
JP6654506B2 (ja) * 2016-05-23 2020-02-26 株式会社Soken レーダ装置
CN109642938A (zh) * 2016-09-08 2019-04-16 Nok株式会社 毫米波雷达用罩
DE102016217057A1 (de) * 2016-09-08 2018-03-08 Robert Bosch Gmbh Radarmodul für ein Fahrzeug
EP3416242B1 (en) * 2016-10-09 2020-05-27 Huawei Technologies Co., Ltd. Frequency selective surface
KR20180053200A (ko) 2016-11-11 2018-05-21 삼성전자주식회사 패턴이 형성된 거울을 포함하는 빔포밍 안테나 어셈블리와 이를 포함하는 차량 사이드 미러 어셈블리
JP6908417B2 (ja) * 2017-04-11 2021-07-28 株式会社デンソー 車載レーダ装置による物体の検知方法、及び車載レーダシステム
US10355721B2 (en) * 2017-05-01 2019-07-16 Palo Alto Research Center Incorporated Multi-band radio frequency transparency window in conductive film
US10793093B2 (en) * 2017-06-05 2020-10-06 Veoneer Us, Inc. Vehicle fascia RADAR structures and assemblies
WO2019017628A1 (ko) 2017-07-19 2019-01-24 삼성전자 주식회사 렌즈 및 필름층을 포함하는 안테나 조립체
KR102486594B1 (ko) * 2017-07-19 2023-01-09 삼성전자 주식회사 렌즈 및 필름층을 포함하는 안테나 조립체
JP6738778B2 (ja) * 2017-08-24 2020-08-12 株式会社Soken レーダ装置
US10493934B2 (en) 2017-11-28 2019-12-03 Nissan North America, Inc. Radar support structure
US10761204B2 (en) * 2017-12-15 2020-09-01 Google Llc Radar attenuation mitigation
US10797384B2 (en) * 2017-12-22 2020-10-06 Nissan North America, Inc. Radar support structure
WO2019172237A1 (ja) * 2018-03-07 2019-09-12 Nok株式会社 ミリ波レーダー用カバー
JP2019158592A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 パナソニックIpマネジメント株式会社 アンテナ装置
BR112020018429A2 (pt) * 2018-03-16 2020-12-29 AGC Inc. Unidade de antena, vidro de janela fixado à unidade de antena e corpo de correspondência
EP3776729A1 (en) * 2018-04-06 2021-02-17 3M Innovative Properties Company Gradient permittivity film
TWI708695B (zh) * 2018-07-06 2020-11-01 為升電裝工業股份有限公司 車用雷達裝置
DE102018215861A1 (de) * 2018-09-18 2020-03-19 Audi Ag Radarsensoreinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
JP6786560B2 (ja) * 2018-09-26 2020-11-18 本田技研工業株式会社 車体前部構造
DE102019200912A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-30 Robert Bosch Gmbh Radombaugruppe für einen Radarsensor für Kraftfahrzeuge
DE112020001377T5 (de) * 2019-03-22 2021-12-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Radarvorrichtung und mit derselben ausgerüstetes fahrzeug
DE102019204700A1 (de) * 2019-04-02 2020-10-08 Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Radarvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Radarvorrichtung und Kraftfahrzeug
JPWO2021006186A1 (ja) * 2019-07-05 2021-01-14
US11226397B2 (en) * 2019-08-06 2022-01-18 Waymo Llc Slanted radomes
JP7192717B2 (ja) * 2019-09-02 2022-12-20 豊田合成株式会社 電波透過カバー
CN110696733B (zh) * 2019-10-25 2021-10-22 北京小马慧行科技有限公司 雷达安装结构及具有其的车辆
US11529890B2 (en) * 2019-12-02 2022-12-20 GM Global Technology Operations LLC Vehicle sensor assembly and a sensor-mount assembly
WO2022030394A1 (ja) * 2020-08-03 2022-02-10 Agc株式会社 周波数選択表面装荷部材
EP4193230A1 (en) * 2020-08-06 2023-06-14 Piaggio Fast Forward, Inc. Follower vehicle sensor system
WO2023139854A1 (ja) * 2022-01-19 2023-07-27 京セラ株式会社 電子機器及び電子機器の設計方法
DE102022202032A1 (de) 2022-02-28 2023-08-31 Volkswagen Aktiengesellschaft Radarsensoranordnung mit einem Radarsensor und einem Destruktive-Interferenz-Schichtenpaket, sowie ein Fahrzeug mit einer Radarsensoranordnung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5512901A (en) * 1991-09-30 1996-04-30 Trw Inc. Built-in radiation structure for a millimeter wave radar sensor
JPH11248835A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Mitsubishi Electric Corp 電波レーダ装置
US6323825B1 (en) * 2000-07-27 2001-11-27 Ball Aerospace & Technologies Corp. Reactively compensated multi-frequency radome and method for fabricating same
JP2003152418A (ja) * 2001-11-19 2003-05-23 Yokohama Rubber Co Ltd:The レドーム及びそれに使用する周波数選択層
US6891517B2 (en) * 2003-04-08 2005-05-10 Ppg Industries Ohio, Inc. Conductive frequency selective surface utilizing arc and line elements
JP2005244884A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 積層周波数選択板及びアンテナレドーム並びに艦船用マスト
JP4784115B2 (ja) 2005-03-15 2011-10-05 横浜ゴム株式会社 レドーム
JP2007017289A (ja) 2005-07-07 2007-01-25 Yokohama Rubber Co Ltd:The Fssサンドイッチパネルの非破壊検査装置及び非破壊検査方法
US20070159396A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Sievenpiper Daniel F Antenna structures having adjustable radiation characteristics
US9472699B2 (en) * 2007-11-13 2016-10-18 Battelle Energy Alliance, Llc Energy harvesting devices, systems, and related methods
JP5162424B2 (ja) 2007-12-17 2013-03-13 藤森工業株式会社 電磁波吸収体
US7639206B2 (en) * 2008-05-05 2009-12-29 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Low-profile frequency selective surface based device and methods of making the same
JP2012249490A (ja) 2011-05-31 2012-12-13 Kojima Press Industry Co Ltd 車両搭載用充電装置および車両用電力供給装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI652219B (zh) 2017-12-21 2019-03-01 陽程科技股份有限公司 移載機改良機構

Also Published As

Publication number Publication date
US10048369B2 (en) 2018-08-14
US20160231417A1 (en) 2016-08-11
JP2016145777A (ja) 2016-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6363528B2 (ja) レーダ装置搭載構造
WO2017146163A1 (ja) アンテナ装置
JP5953969B2 (ja) レーダ装置
JP5742417B2 (ja) 車両用障害物検出装置
CN107181041B (zh) 车辆
JP2019158592A (ja) アンテナ装置
CN104466425B (zh) 具有抗反射元件的雷达传感器天线
CN109841945B (zh) 天线装置
EP2717381A1 (en) Radome for a radar sensor assembly
US9653796B2 (en) Structure and technique for antenna decoupling in a vehicle mounted sensor
JP2004077399A (ja) ミリ波レーダ
JP2018514149A (ja) アンテナ板材
US20170274832A1 (en) Windshield including vehicle-mounted radar
JP2017129418A (ja) 車両
JP6738763B2 (ja) レーダ装置
WO2018079415A1 (ja) 窓ガラス
JP2017181480A (ja) 車載レーダを備えたウィンドシールド
JP2005249659A (ja) レーダ装置用送受信アンテナ
JP2020051974A (ja) 車載ライト装置
JP2003243920A (ja) レドーム
JP2019190928A (ja) レーダ装置
JP2010091301A (ja) レーダ装置
JP6908417B2 (ja) 車載レーダ装置による物体の検知方法、及び車載レーダシステム
JP6608775B2 (ja) 車載用周波数選択板および車載レーダシステム
JP2015190810A (ja) レーダ装置およびレーダ方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170810

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180628

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6363528

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250